(57)【要約】【課題】  呼吸可能な気体を、患者の呼吸に実質的に同期して、吸気圧で又より低い呼気圧で定期的に患者へ供給するための装置を提供する。【解決手段】  モータコントローラ２３が、呼吸の流れを表す信号３６を受けて電動モータ２５を支配する制御信号２４を出力し、タービン２２は必要な吸気圧及び呼気圧を発生する。コントローラ２３は、患者の吸気と呼気とを識別する流れの信号３６から吸気と呼気との間の移行を検知する。カウンタ５８は、吸気への最後の移行から始まる第１の持続期間の時間をカウントし、呼気への移行の前に第１の持続期間の時間が経過した場合に、コントローラ２３は呼気圧を供給する。他のカウンタ６２は、吸気への最後の移行から始まる第２の持続期間の時間をカウントし、持続期間の第２の時間中に患者による呼気への移行があったとしても、持続期間の該第２の時間が経過する迄タービン２２に吸気圧を供給させる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気圧で且つ低い呼気圧で、患者の呼吸と実質的に同期させて、呼吸可能な気体を周期的に供給する流れ発生器のためのコントローラであって、
入力された呼吸流れ信号を受けるための、且つ患者の吸気と呼気とを区別すべく吸気と呼気との間の移行を該流れ信号から検知するための、そして吸気圧および呼気圧を設定するように制御信号を流れ発生器へ出力するためのデータ処理手段と、
吸気への最後の移行から始まる第１の持続期間の時間を選択するように操作可能なタイマー手段とを備え、データ処理手段が患者の呼気への移行を検知する前に上記吸気持続期間の第１の時間が経過した場合に、データ処理手段からの出力信号が、流れ発生器に上記呼気圧を供給させる、コントローラ。
【請求項２】
上記タイマ手段は少なくとも使用者が調整できる、請求項１記載のコントローラ。
【請求項３】
吸気への最後の移行から始まる持続期間の第２の時間が与えられており、たとえ持続期間の第２の時間中に患者による呼気への移行があったとしても、持続期間の該第２の時間が経過するまで、上記流れ発生器に上記吸気圧を供給させるデータ処理手段に相当している、請求項１記載のコントローラ。
【請求項４】
上記データ処理手段は、一つもしくはそれ以上の引き続く呼吸の呼気への移行に基づいて、且つ一つもしくはそれ以上の引き続く移行が起こる前に第１の持続期間の時間が経過したか否かに基づいて、上記第１の持続期間の時間の経過が、上記引き続く呼気への移行と一点に集中するように、上記第１の持続期間の時間を定期的に更新する、請求項３記載のコントローラ。
【請求項５】
上記第２の持続期間の時間が、前記第１の持続期間の時間に等しいか短い、請求項３または４記載のコントローラ。
【請求項６】
上記データ処理手段は上記呼吸の流れ信号を識別する手段を備え、識別された信号の極性は吸気または呼気の何れかを表す、請求項１ないし５のいずれかに記載のコントローラ。
【請求項７】
呼吸可能な気体を、患者の呼吸に実質的に同期して、吸気圧で、より低い呼気圧で定期的に患者へ供給するための流れ発生器であって、
入口の呼吸可能な気体を加圧するタービンと、
上記タービンの運転を制御し、そして該タービンによって吐出される呼吸可能な気体の圧力を制御するための可変速電動モータと、そして、
先行請求項の何れかに記載のコントローラとを備え、上記データ処理手段が上記制御信号を上記モータに出力する、流れ発生器。
【請求項８】
呼吸可能な気体を、患者の呼吸に実質的に同期して、吸気圧で、より低い呼気圧で定期的に患者へ供給するための装置であって、
請求項７記載の流れ発生器と、
上記流れ発生器に連結されて上記呼吸可能な気体を患者の気道へ供給する気体吐出システムと、そして、
上記気体吐出システム内に配置され、上記入力された呼吸の流れ信号を与えるべく上記データ処理手段に連結された流れセンサとを備えた、装置。
【請求項９】
上記気体吐出システムが、柔軟なダクトに連結された鼻及び／又は顔マスクを備えた、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
呼吸可能な気体を、患者の呼吸に実質的に同期して、吸気圧で、より低い呼気圧で定期的に患者へ供給するための制御方法であって、
（ａ）  患者の呼吸の流れを測定するステップと、
（ｂ）  患者の吸気と呼気を区別するように、上記呼吸の流れから吸気と呼気との間の移行を検知するステップと、
（ｃ）  気体の圧力を、患者の吸気中に吸気圧に、患者の呼気中に呼気圧に制御するステップと、
（ｄ）  患者による吸気への最後の移行から始まる第１の持続期間の時間を規定するステップであって、患者の呼気への移行の前に該持続期間が経過した場合に、気体の圧力を呼気圧にするステップとを有する方法。
【請求項１１】
（ｅ）  吸気への最後の移行から始まる第２の持続期間の時間を規定するステップであって、該第２の持続期間の時間中に患者による呼気への移行があったとしても、該第２の持続期間の時間の経過するまで、気体の圧力を吸気圧にするステップをさらに有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
（ｆ）  一つもしくはそれ以上の先行する呼吸の呼気への移行に基づいて、且つ一つもしくはそれ以上の上記先行する移行が起こる前に第１の持続期間の時間が経過したか否かに基づいて、上記第１の持続期間の時間の経過が、上記先行する呼気への移行と一点に集中するように、上記第１の持続期間の時間を更新するステップをさらに有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｂ）がさらに、上記呼吸の流れの信号を識別し、識別された信号の極性は吸気または呼気の何れかを表す、請求項１１または１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＰＡＰまたは補助された呼吸処置中におけるＩＰＡＰ持続期間の選択及び／又は自動制御に関する。好適な非排他的な形態において、本発明は可変の最大ＩＰＡＰ持続期間、可変の最小ＩＰＡＰ持続期間および可変ＩＰＡＰ持続期間の自動調整あるいはそれらの組み合わせに関する。
【０００２】
この明細書において「吸気および呼気の間での移行」と述べているのは、吸気から呼気および呼気から吸気への双方の移行として理解されるべきである。
【背景技術】
【０００３】
非侵襲性のＣＰＡＰ（持続陽圧気道圧）の管理は、ＯＳＡ（閉塞性睡眠無呼吸）および上気道抵抗症候群に悩まされている患者の処置に有効な方法である。ＣＰＡＰ処置は、患者の上気道の空気の副子として有効に機能する。非侵襲性のＣＰＡＰ装置の全ての形態に共通な点は、患者に取り付けられて、且つ柔軟な空気供給管またはダクトを介して流れ発生器に接続された鼻、口または顔用のマスクである。流れ発生器は、睡眠中の患者にＣＰＡＰ処置の管理のための空気または呼吸可能な気体を供給するタービンを駆動する電動モータを含んでいる。患者の気道の入口で供給される正の空気圧は、通常は２〜２０ｃｍ水柱である。
【０００４】
バイレベルのＣＰＡＰにおいて、吐出される空気または呼吸可能な気体の圧力は、患者の呼吸と同じ（同期して）二つのレベルの間で理想的に切り替えられる。十分な気道開通性を維持するために必要な圧力は、通常、呼気におけるよりも吸気における方が実質的に高い。さらに、吸気中に必要な圧力レベルは、ＣＰＡＰ療法で用いられる固定された一つの圧力レベルにほぼ等しい。この観察は、呼気における低圧管理（ＥＰＡＰと称す）と、吸気中の高圧（ＩＰＡＰと称す）とを許容する。したがって、患者への平均供給圧は、ＣＰＡＰ療法に比べて低くなり、快適性およびポテンシャルに関して高い満足度をもたらす。幾つかの例においてバイレベルのＣＰＡＰは、呼吸の補助または換気を与えるべく用いられてもよい。ＣＰＡＰ装置の設計における実施上の多くの困難は、呼吸との同期が維持できるような、吸気から呼気への移行の正確な検知である。
【０００５】
鼻マスクのみを用いてバイレベルのＣＰＡＰ処置が行われるとき、何人かの患者に対しては高いＩＰＡＰ圧は、鼻に入った空気が口をへて逃げる口漏れの発生を起こすかも知れない。ＩＰＡＰ中に口漏れがあることは、ＣＰＡＰ装置にとって、患者が息を吐くときの正確な検知を困難にする。したがってＩＰＡＰ圧は、呼気中に誤って維持されるかも知れず、そのことによって呼吸の仕事の増大がもたらされ、睡眠からの覚醒に至ることもある。
【０００６】
口漏れの問題を回避する一つの方法は、フルフェイスマスクの使用または結合された鼻／口マスクの使用であるが、しかしながらこれは何人かの患者にとっては不快であり、また効果的にマスクのシーリングをなすことは困難である。
【０００７】
口漏れの影響を最小にする別の方法は、ＣＰＡＰ装置がＩＰＡＰ状態のままで維持できる最大時間を限ることである。ＩＰＡＰ時間の持続期間での適切な限界で、もしそれが漏れの結果として患者が息を吐いたことを検知できない場合には、結局機械はタイムアウトしてＥＰＡＰ処置圧へ反転する。患者が次の息を吸うとき、ＣＰＡＰ装置は、この事象の発生を検知し、ＩＰＡＰ処置圧へ反転する。
【０００８】
全ての既知のバイレベルのＣＰＡＰ装置において、ＩＰＡＰタイムアウトは固定された持続期間であり、一般に３秒であり、それは通常の最大吸気時間よりも長い。本願の発明者によって行われた医療上の試みから、患者にとって、タイムアウトが発生する前に数回の呼吸を行えるという問題がいまだに生じることが明らかになった。したがって患者は、ＩＰＡＰ圧に抗してさらに呼吸しなければならず、呼吸の労力が増大することになる。したがって、普及されている療法の利点は減少しており、そして幾つかの例では装置が患者に損害を与えている。
【０００９】
【特許文献１】特開平第７−１１６２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の一つもしくはそれ以上の問題点を克服することに、あるいは少なくとも改善することに向けられている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一つの広い形態において、本発明は、吸気圧で且つ低い呼気圧で、患者の呼吸と実質的に同期させて、呼吸可能な気体を周期的に供給する流れ発生器のためのコントローラを開示し、そのコントローラは、
入力された呼吸流れ信号を受けるための、且つ患者の吸気と呼気とを区別すべく吸気と呼気との間の移行を該流れ信号から検知するための、そして吸気圧および呼気圧を設定するように制御信号を流れ発生器へ出力するためのデータ処理手段と、
吸気への最後の移行から始まる持続期間の時間を選択するように操作可能なタイマー手段とを備え、データ処理手段が患者の呼気への移行を検知する前に上記吸気持続期間の第１の時間が経過した場合に、データ処理手段からの出力信号が、流れ発生器に上記呼気圧を供給させるものである。
【００１２】
持続期間の時間は使用者が調整できる。他の形態では、吸気への最後の移行から始まる持続期間の第２の時間が与えられており、たとえ持続期間の第２の時間中に患者による呼気への移行があったとしても、持続期間の該第２の時間が経過するまで、上記流れ発生器に上記吸気圧を供給させるデータ処理手段に相当している。さらに、データ処理手段は、一つもしくはそれ以上の引き続く呼吸の呼気への移行に基づいて、且つ一つもしくはそれ以上の引き続く移行が起こる前に第１の持続期間の時間が経過したか否かに基づいて、上記第１の持続期間の時間の経過が、上記引き続く呼気への移行と一点に集中するように、上記第１の持続期間の時間を定期的に更新する。
【００１３】
本発明はさらに、ＣＰＡＰまたは補助された呼吸装置を開示する。これらの装置は、上述のコントローラと、患者の気道へ呼吸可能な気体を供給する気体吐出システムへ呼吸可能な気体を供給するためのコントローラに連結された流れ発生器と、上記気体吐出システム内に配置された流れセンサとを備えている。
【００１４】
本発明はさらに、呼吸可能な気体を、患者の呼吸に実質的に同期して、吸気圧で、より低い呼気圧で定期的に患者へ供給するための制御方法を開示する。この方法は以下のステップを有する。
【００１５】
（ａ）  患者の呼吸の流れを測定するステップと、
（ｂ）  患者の吸気と呼気を区別するように、上記呼吸の流れから吸気と呼気との間の移行を検知するステップと、
（ｃ）  気体の圧力を、患者の吸気中に吸気圧に、患者の呼気中に呼気圧に制御するステップと、
（ｄ）  患者による吸気への最後の移行から始まる第１の持続期間の時間を規定するステップであって、患者の呼気への移行の前に該持続期間が経過した場合に、気体の圧力を呼気圧にするステップ。
【００１６】
また好ましくは、この方法はさらに次のステップを有する。
【００１７】
（ｅ）  吸気への最後の移行から始まる第２の持続期間の時間を規定するステップであって、該第２の持続期間の時間中に患者による呼気への移行があったとしても、該第２の持続期間の時間の経過するまで、気体の圧力を吸気圧にするステップ。
【００１８】
さらに、以下のステップを含み得る。
【００１９】
（ｆ）  一つもしくはそれ以上の先行する呼吸の呼気への移行に基づいて、且つ一つもしくはそれ以上の上記先行する移行が起こる前に第１の持続期間の時間が経過したか否かに基づいて、上記第１の持続期間の時間の経過が、上記先行する呼気への移行と一点に集中するように、上記第１の持続期間の時間を更新するステップ。
【００２０】
可変の最大吸気処置圧の持続期間を与えることは、ＣＰＡＰ装置と患者の呼吸との間の同期を維持する上で有利であり、したがって、処置の効果を維持し、呼吸の仕事負荷を増大させないことを確実にする。このことは、ＩＰＡＰ中に口漏れを起こす患者にとって特に有効である。
【００２１】
ＣＰＡＰ処置を受ける患者の小さな割合の人々にとって、例えば、ＲＥＭ換気過少を伴う患者にとっては、僅かな吸気の労力だけがなされる。バイレベルの体制の下では、それは、僅かな吸気の労力の故に、ＣＰＡＰ装置は患者がまだ吸気中である間にＥＰＡＰへ移行する従前どおりのケースである。このように、可変の最大吸気持続期間の利点は、ＩＰＡＰ圧が維持されるように、患者が持続する呼吸の努力をしなくてもよい点にある。したがって十分な換気または呼吸の補助が保証される。さらに、最小ＩＰＡＰ持続期間を変える能力は、医師がこの療法を、睡眠中の患者の正常な呼吸に匹敵させることができる。
【００２２】
最大ＩＰＡＰ持続期間の自動調整の利点は、患者の呼吸における変化であり、これは一晩中、または季節的に、もしくは病気の進行に伴って起こるかも知れず、説明することができ、維持された患者の呼吸とほぼ同期させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
説明される実施例はＣＰＡＰ装置および処置に関するが、本発明は、補助呼吸装置に対して同様に適用できるものと理解されるべきである。図１を参照すると、ＣＰＡＰ装置は、この例では患者１６の着用するノーズマスク１４に、柔軟な供給管またはダクト１２で連結される流れ発生器１０を備えている。流れ発生器１０は大体、モータ電源２０によって電力供給される電動モータ１８を備えている。次に、電動モータ１８は、空気または呼吸可能な気体のいずれかを大気圧以上に昇圧された圧力で供給管１２へ吐出するタービン２２と機会式カップリングで連結されている。タービン２２からの吐出圧は、電動モータ１８の回転速度によって調整され、したがってその速度は、目的のＣＰＡＰ処置圧に関する制御変数である。モータ１８の速度は、モータ電源２０に設けられた制御ライン２４上の制御信号によってモータ速度に変化をもたらすモータコントローラ２３によって制御される。このようにモータ速度は、モータ電源２０を変化させることによって制御される。
【００２４】
モータコントローラ２３は、この例では、タービン２２からの吐出圧を表す制御ライン２６上の電気信号を受け、その吐出圧は、検知ライン２９を介してタービン吐出口の近くの検知ポート２７に連結されている圧力変換器２８によって測定される。吐出圧の検知は、一定処置圧の維持において重要である。
【００２５】
インライン流れ変換器３４もまたタービン２２の吐出口近辺に設けられており、流れ信号をライン３６上のモータコントローラ２３へ供給している。流れセンサの機能については前述したとおりである。
【００２６】
好ましい一形態においては、タービン２２を駆動するモータ２５は、パプスト（PAPSTＴＭ）ＥＣＡ２７−１１ブラシレス直流モータとすることができる。直流モータなので、その速度は電機子電圧に直接比例する。特に、説明されるモータは、一体のホール効果センサを有しており、速度調整（延いては吐出圧）に必要なモータの角回転速度の測定を可能にしており、その信号はモータ１８から制御ライン３０上のモータコントローラ２２へ出力される。
【００２７】
圧力変換器２８は、モトローラ（MotorolaＴＭ）ＭＰＸ２０１０ＤＰ型とすることができる。流れ変換器は、マイクロスイッチ（Micro SwitchＴＭ）ＡＷＭ２２００Ｖ型とすることができる。モータコントローラ２３は、８ビットのモトローラ（MotorolaＴＭ）ＭＣ６８ＨＣ８０５Ｂ６マイクロコントローラが一つの好形態であるが、市販されているどのマイクロプロセッサでも適用可能である。
【００２８】
上で簡単に述べたように、バイレベルのＣＰＡＰ処置が、患者の吸気と同じ位相の高い吸気圧として、且つ且つ呼気と同じ位相の低い呼気圧として、患者の気道の入口へ供給される空気または呼吸可能な気体の圧力を制御する。ＩＰＡＰとＥＰＡＰの処置圧における一般的な差は６〜１２ｃｍ水柱である。バイレベルのＣＰＡＰ処置を実施するためには、ＩＰＡＰ及びＥＰＡＰの処置圧が呼吸におけるそれぞれの位相に同期できるように、患者の吸気と呼気の間の移行を検知することが必要である。そのような移行は、流れ変換器３４によって検知され、そこにおいてゼロ値通過（zero crossing）または閾値は、移行事象へのトリガーとして識別される。この点に関しては、本件出願人から市場に提供されて「ＶＰＡＰ」の商標で販売されているバイレベルのＣＰＡＰ装置が参照されてしかるべきである。
【００２９】
図１は、一組の制御部３８も示しており、それはポテンショメータ、押しボタン、あるいはＩＰＡＰの実施に関するパラメータをそれと同様に手動で調整する装置の形態をとることができる。制御部は、医師または訓練された技師だけによって扱えるようにＣＰＡＰ装置のケーシング内に配置することができ、そのほかの場合では、医師や技師、患者またはそれに代る人がケーシングの外から自由に扱うことができる。
【００３０】
図２は、モータコントローラ２３内で、一般には一つもしくはそれ以上のコンピュータプログラムによって実行される動作の論理素子を表すブロック線図である。ライン３６上の流れを表す信号は、２０Hzの上限周波数を通常有するローパスフィルタ４０に入力され、流れ信号におけるノイズの除去が意図されている。ローパスフィルタの出力は、信号の無呼吸成分を除去する０.５Hzの下限周波数を通常有するハイパスフィルタ４２へ供給される。そしてハイパスフィルタの出力は帯域限定微分器４４に供給され、そうしてその出力は流れ信号の時間変化率を表す。微分器４４の出力は、別々の比較器４６,４８へ与えられる。互いに協働する比較器４６,４８は、それぞれの閾値基準ユニット５０,５２である。比較器およびそれぞれの閾値基準ユニットは、患者へのＩＰＡＰおよびＥＰＡＰ処置圧の供給を制御するように、吸気および呼気のそれぞれの検知に関するものである。
【００３１】
こうして比較器４６は、時間微分されて濾波された流れ信号を閾値基準ユニット５０からの閾値基準と比較し、閾値が越えられている場合(負の意味において)、「吸気検知信号」５４が発生される。すなわち、流れ信号における負勾配の発生は、吸気への移行を表す。逆に、流れ信号における正勾配は、呼気への移行を表す。その場合、閾値基準ユニット５２によって比較器４８に供給される基準閾値は正であり、「呼気検知信号」を表す比較器４８からの出力５６は論理演算装置６０へ与えられる。
【００３２】
吸気検知信号５４はカウンタ５８へ渡され、カウンタは、吸気検知信号５４がその持続期間のためにアクティブであった持続期間を決定するリセット可能なタイマの性質を有する。カウンタの出力は、論理演算装置６０へ与えられる。
【００３３】
制御部３８はまた、論理演算装置６０へある入力を与え、この入力によって最大許容ＩＰＡＰ持続期間（タイムアウト）が設定され得る。その持続期間／タイムアウトは、患者の通常の吸気時間に設定されるであろう。この方法において、論理演算装置６０は、患者の吸気の開始に続くカウンタ５８の状態を監視し、制御部３８によって設定された最大持続期間／タイムアウトの経過前にカウンタがリセット（呼気へ移り変わるために）しなければ、論理演算装置６０はＥＰＡＰ状態へ強制的に変える。従って論理演算装置６０の或る出力は、いずれかのＥＰＡＰ処置圧の供給に関してＣＰＡＰ装置の運転状態を支配しているＥＰＡＰ制御信号である。逆に、論理演算装置６０の他の出力は、ＩＰＡＰ制御信号である。各ＥＰＡＰおよびＩＰＡＰ処置圧の選択、制御および調整は、モータコントローラ２３の他の論理演算装置によって従来の方法で行われる。
【００３４】
図３ａ〜９ｂの全図において「ａ」で示された医療上の記録は、概算の呼吸流量を表している。ここでは、負の流れを吸気とし、そして以下に述べるように正の流れは呼気に関するものとする。「ｂ」で示された記録は、ＣＰＡＰ処置圧を表している。処置は、患者の吸気に対応させるべく意図された高い処置圧と、患者の呼気に対応させるべく意図された低い処置圧とを伴ったバイレベルのＣＰＡＰの性質を帯びるものである。ＣＰＡＰ処置の吸気部分および呼気部分の持続期間は、本件出願人の「ＶＰＡＰ」装置のようなバイレベルのＣＰＡＰ装置によって与えられ、患者の呼吸における移行との同期を維持しようとする。このように、ＣＰＡＰ処置の吸気部分および呼気部分のそれぞれの持続期間は、ちょうどよいときに変わるように見られる。
【００３５】
図３ａおよび３ｂに示される呼吸の記録が取られた患者は、ＯＳＡ及びＲＥＭ（急速眼球運動）換気過少を患っていた。それぞれの流れと圧力の記録の研究は、引き続く第３、第４、第５および第６のＩＰＡＰからＥＰＡＰへの移行の非同期を明らかにしている。これは、本質的には口漏れに起因するパターンであり、また、時々は患者の覚醒に至り得ることである。そのような非同期は、幾らかの患者では、効果のない換気になったり、呼吸の労力の増大をもたらすことになる。  図５ａおよび５ｂに示された記録は、図３ａ〜４ｂと同様に幾らかの患者に対するものであり、最大ＩＰＡＰ持続期間で実施される。気づいて頂けるように、患者の呼吸と処置圧との同期において劇的な改良がなされる。
【００３６】
図６ａ〜７ｂに示された記録は、重い肺疾患を患っている患者のものである。図６ａおよび６ｂから見ることができるように、ＩＰＡＰ及びＥＰＡＰの処置圧の持続期間およびそれらの間の移行時間は、患者の呼吸と同期しているのはほんの僅かばかりである。図７ａおよび７ｂは、最大ＩＰＡＰ持続期間が有効である状態での改善された同期状態を示している。
【００３７】
図８ａ〜９ｂは、思い肺疾患を患っている別の患者のものである。図８ａおよび８ｂは、直後に引き続く非同期となる患者の呼吸の性質によって打ち消される最大ＩＰＡＰ持続期間の事象を示している。図９ａおよび９ｂは、最大ＩＰＡＰ持続期間と有効にして高度に同期していることを示す呼吸と処置圧の例を示している。
【００３８】
図１０は、図２に示された構成を僅かに変更した形態を示しており、この例では、吸気への移行（吸気の開始）を示す比較器４６からの出力もまた、論理演算装置６０に提供される。さらに、比較器４６からの出力も受ける第２カウンタ６２を備えており、続いてその出力は論理演算装置６０に提供される。カウンタ６２は、吸気の計数なしにリセットすることは不可能であり、流れ信号における負の勾配によって現される意味において自走式である。制御部３８は、最小ＩＰＡＰ持続期間を選択するための便利さも備えており、それは論理演算装置６０に提供される。この最小持続期間は通常３００ｍｓに設定され、引き続く吸気開始の検知を意味し、呼気への変化を検知したことに応答して比較器４６の出力がたとえ変化したとしても、ＩＰＡＰの状態は、決定された３００ｍｓの最小持続期間の呼気まで、論理演算装置６０によってカウンタ６２から引き出されるであろう。このように、論理演算装置６０は、第２カウンタ６２によって与えられる信号に、最小持続期間が経過するまで第１カウンタ５８の如何なるリセットも無視して優先順位を与える。
【００３９】
図１０に示された例は、検知される呼気への如何なる変化にも関わらず、吸気開始の検知に引き続いて選択可能な最小ＩＰＡＰ持続期間を有する機能を提供し、且つ、最大持続期間／タイムアウトを有している。この最大持続期間／タイムアウトは、早くに検知された呼気への如何なる状態変化もない状況でＥＰＡＰ処置へ変わらせるものである。カウンタ６２は、その最大値に達したときに自動的にリセットされる。
【００４０】
図１１は、最大ＩＰＡＰ持続期間／タイムアウトの自動調整のための構成を示しており、これは図１０に示した構成の変更した形態である。この方法では、タイムアウトの期間は、患者の呼吸における変化に対応するように自動的に調整できる。リセット可能なカウンタ５８の出力は、さらに別の比較器６４へ与えられる。カウンタ５８は、吸気への最後の移行からの時間計測の前と同じ役目を有している。論理演算装置６０から比較器６４へフィードバックされた信号６６は、「現時点のＩＰＡＰのタイムアウト」値を表しており、これは比較器６４によってカウンタ値と比較される。比較器６４からの出力は、呼気への移行の検知がなかった場合、そして現時点のＩＰＡＰのタイムアウト値が経過する場合に状態が変わる。この場合、現時点のＩＰＡＰのタイムアウトは、関連している記憶装置６８によって特定される最大タイムアウト限界に向かう増加量の増加があるであろう。その結果、カウンタ５８は現時点のＩＰＡＰタイムアウト値に先行して時間を終え、そして論理演算装置６０は、現時点のＩＰＡＰタイムアウト値を、関連している記憶装置７０によって設定される最小タイムアウト限界に向かう増加の仕方の減少という方法で調整しようとする。指示最小タイムアウト限界および指示最大タイムアウト限界は３００ｍｓおよび３秒である。それぞれの記憶装置６８,７０によって保持された最小タイムアウト限界および最大タイムアウト限界は、ポテンショメータまたは他の入力手段を使用している医師によって設定され得る。代りにデフォルト値を用いることもできる。この方法においては、現時点のＩＰＡＰタイムアウト値は、患者の通常の（prevailing）吸気時間に近づけるように連続的に更新され、吸気への移行が何の理由のためであっても検知されなかったりトリガされなかったりしても、タイムアウト期間は正常な期間に最も近づけられるであろう。そして、ＥＰＡＰ処置圧への切り替えは基本的に患者の呼吸と同期をとれるようになる。
【００４１】
明らかに、一、二の実施例あるいは全ての実施例は、ＣＰＡＰ装置または補助された呼吸装置の制御のために実施され得るし、本発明の広い範囲内に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】バイレベルのＣＰＡＰ装置の模式ブロック線図である。
【図２】可変最大ＩＰＡＰ持続期間を具体化する呼吸検知回路の機能的ブロック線図である。
【図３ａ】患者の呼吸の流れの医療データを示す図である。
【図３ｂ】患者の呼吸のバイレベルのＣＰＡＰ処置圧を示す図である。
【図４ａ】患者の呼吸の流れの医療データを示す図である。
【図４ｂ】患者の呼吸のバイレベルのＣＰＡＰ処置圧を示す図である。
【図５ａ】患者の呼吸の流れの医療データを示す図である。
【図５ｂ】患者の呼吸のバイレベルのＣＰＡＰ処置圧を示す図である。
【図６ａ】患者の呼吸の流れの医療データを示す図である。
【図６ｂ】患者の呼吸のバイレベルのＣＰＡＰ処置圧を示す図である。
【図７ａ】患者の呼吸の流れの医療データを示す図である。
【図７ｂ】患者の呼吸のバイレベルのＣＰＡＰ処置圧を示す図である。
【図８ａ】患者の呼吸の流れの医療データを示す図である。
【図８ｂ】患者の呼吸のバイレベルのＣＰＡＰ処置圧を示す図である。
【図９ａ】患者の呼吸の流れの医療データを示す図である。
【図９ｂ】患者の呼吸のバイレベルのＣＰＡＰ処置圧を示す図である。
【図１０】或る可変最大ＩＰＡＰ持続期間を具体化する呼吸検知回路の機能的ブロック線図である。
【図１１】ＩＰＡＰ持続期間の自動調整を示す機能的ブロック線図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０            流れ発生器
１２            ダクト
１４            ノーズマスク
１６            患者
１８            電動モータ
２０            モータ電源
２２            タービン
２３            モータコントローラ
２４            制御ライン
２６            制御ライン
２７            検知ポート
２８            圧力変換器
２９            検知ライン
３４            インライン流れ変換器
３６            検知ライン
３８            制御部
４０            ローパスフィルタ
４２            ハイパスフィルタ
４４            帯域限定微分器
４６            比較器
４８            比較器
５０            吸気閾値
５２            呼気閾値
５４            吸気検知信号
５６            出力
５８            カウンタ
６０            論理演算装置
６２            カウンタ
６４            比較器
６６            現時点のＩＰＡＰのタイムアウト
６８            最大タイムアウト限界
７０            最小タイムアウト限界
【図１】
2005007187.tif 000003
【図２】
2005007187.tif 000004
【図３ａ】
2005007187.tif 000005
【図３ｂ】
2005007187.tif 000006
【図４ａ】
2005007187.tif 000007
【図４ｂ】
2005007187.tif 000008
【図５ａ】
2005007187.tif 000009
【図５ｂ】
2005007187.tif 000010
【図６ａ】
2005007187.tif 000011
【図６ｂ】
2005007187.tif 000012
【図７ａ】
2005007187.tif 000013
【図７ｂ】
2005007187.tif 000014
【図８ａ】
2005007187.tif 000015
【図８ｂ】
2005007187.tif 000016
【図９ａ】
2005007187.tif 000017
【図９ｂ】
2005007187.tif 000018
【図１０】
2005007187.tif 000019
【図１１】
2005007187.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月31日(2004.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸可能な気体を患者の気道へ供給する気体吐出システムへ該気体を供給する流れ発生器のためのコントローラ（２３）と、気体吐出システムに連絡する流れセンサと、を備える補助された呼吸装置であって、
上記コントローラ（２３）は、入力されたガス流れ信号（３６）を受けると共に患者の吸気と呼気との間の移行を該流れ信号から識別するための信号処理手段と、
患者による吸気への最後の移行から始まる第１の持続期間の時間を計測する第１のタイマー手段と、
流れ発生器により発生せしめられる吸気圧や呼気圧を表す１つ以上の制御信号を該流れ発生器へ出力する論理演算手段（６０）と、を備え、
流れ発生器は、患者の呼吸と実質的に同期して上記吸気圧及び上記呼気圧を周期的に供給する、呼吸装置において、
信号処理手段が患者による呼気への移行を検知する前に、第１の持続期間の時間が、設定可能な最大ＩＰＡＰタイムアウトよりも大きい場合には、論理演算手段（６０）はＥＰＡＰ信号を出力し、これにより、流れ発生器に上記呼気圧を供給させ、
さらに、上記設定可能な最大ＩＰＡＰタイムアウトは、患者の１つ以上の呼吸サイクル時に、患者の吸気時間に近づくように上記論理演算手段により自動的に増減せしめられ、これにより、患者の呼吸との同期が実現されるようにしたことを特徴とする、呼吸装置。
【請求項２】
各ＩＰＡＰ／ＥＰＡＰ呼吸サイクル時に、呼気への移行の検知がなく上記設定可能な最大ＩＰＡＰタイムアウトが経過するときはいつでも、上記論理演算手段が動作して上記設定可能な最大ＩＰＡＰタイムアウトは自動的に増減せしめられて更新され、該更新されたＩＰＡＰタイムアウトは患者の通常の吸気時間に近づけられ、これにより、呼気圧に対する変化が、実質的に患者の呼気に同期して生じるようになっていることを特徴とする、請求項１記載の呼吸装置。
【請求項３】
上記設定可能な最大ＩＰＡＰタイムアウトは、少なくとも初期に、制御入力手段（３８）により使用者によって調整されることができることを特徴とする、請求項１又は２記載の呼吸装置。
【請求項４】
上記設定可能な最大ＩＰＡＰタイムアウトは、第１の記憶装置（６８）によって特定される最大タイムアウト限界に向けて自動的に増加せしめられるか、若しくは第２の記憶装置（７０）によって特定される最小タイムアウト限界に向けて自動的に減少せしめられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項５】
上記信号処理手段は、上記流れ信号の時間変化率に関する吸気閾値に基づき、吸気と呼気との間の移行を識別することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項６】
上記信号処理手段は、上記流れ信号の時間変化率に関する呼気閾値に基づき、吸気と呼気との間の移行を識別することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項７】
上記信号処理手段は、吸気閾値に対して、上記流れ信号の時間変化率を比較するための第１の比較器（４６）を備えたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項８】
上記第１の比較器（４６）は、吸気検知信号（５４）の持続期間を決定するために、カウンタ（５８）に該吸気検知信号（５４）を与えることを特徴とする、請求項７記載の呼吸装置。
【請求項９】
上記信号処理手段は、呼気閾値に対して、上記流れ信号の時間変化率を比較するための第２の比較器（４８）を備えたことを特徴とする、請求項７又は８記載の呼吸装置。
【請求項１０】
上記流れ信号の時間変化率が上記呼気閾値を超えた場合、上記第２の比較器（４８）は、呼気への移行を示す信号を上記論理演算手段に与えることを特徴とする、請求項９記載の呼吸装置。
【請求項１１】
上記信号処理手段は、吸気時間を上記論理演算手段により与えられる上記設定可能な最大ＩＰＡＰタイムアウト（６６）と比較するための比較手段（６４）を備え、これにより、上記設定可能な最大ＩＰＡＰタイムアウトが自動的に調整されるようにしたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項１２】
上記第１のタイマー手段（５８）は、呼気への移行時にリセットされるカウンターを備えたことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項１３】
呼気閾値は、制御入力手段（３８）を介して、使用者によって設定されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項１４】
吸気閾値は、制御入力手段（３８）を介して、使用者によって設定されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項１５】
上記信号処理手段（４４）は、帯域限定微分器であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項１６】
上記コントローラ（２３）は、上記信号処理手段の入力部に接続されたローパスフィルタとハイパスフィルタとを備え、これにより、上記流れ信号からノイズと無呼吸成分とを除去するようにしたことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項１７】
患者による吸気への移行から始まる最小ＩＰＡＰ持続期間を設定するための第２のタイマー手段（６２）を備え、
上記論理演算手段（６０）は、上記最小ＩＰＡＰ持続期間が経過するまで上記第１のタイマー手段のあらゆるリセットを無視して、上記第２のタイマー手段（６２）によって与えられる信号に優先順位を与えることを特徴とする、請求項１記載の呼吸装置。
【請求項１８】
最小ＩＰＡＰ持続期間は、制御入力を（３８）を介して、使用者によって設定されることを特徴とする、請求項１７記載の呼吸装置。
【請求項１９】
上記信号処理手段は、吸気閾値基準ユニット（５０）を備えたことを特徴とする、請求項１記載の呼吸装置。
【請求項２０】
上記信号処理手段は、呼気閾値基準ユニット（５２）を備えたことを特徴とする、請求項１又は１８記載の呼吸装置。
【請求項２１】
上記信号処理手段は、最小ＩＰＡＰ持続期間限界を上記論理演算手段に与える最小タイムアウト値記憶装置（７０）と、最大ＩＰＡＰ持続期間限界を上記論理演算手段に与える最大タイムアウト値記憶装置（６８）とを有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の呼吸装置。
【請求項２２】
呼吸可能な気体を患者の気道へ供給する気体吐出システムへ該気体を供給する流れ発生器のためのコントローラ（２３）と、気体吐出システムに連絡する流れセンサと、を備える補助された呼吸装置であって、
上記コントローラ（２３）は、入力されたガス流れ信号（３６）を受けると共に患者の吸気と呼気との間の移行を該流れ信号から識別するための信号処理手段と、
流れ発生器により発生せしめられる吸気圧や呼気圧を表す１つ以上の制御信号を該流れ発生器へ出力する論理演算手段（６０）と、を備え、
流れ発生器は、患者の呼吸と実質的に同期して上記吸気圧及び上記呼気圧を周期的に供給する、呼吸装置において、
信号処理手段は、上記流れ信号の時間変化率の閾値に基づき、呼気に対する吸気から、若しくは吸気に対する呼気から、患者の呼吸の移行を識別することを特徴とする、呼吸装置。
【請求項２３】
呼吸可能な気体を、患者の呼吸に実質的に同期させて、吸気圧で、また呼気圧で、周期的に患者へ供給するための流れ発生器であって、
上記呼吸可能な気体を加圧し該加圧され制御された気体を供給する加圧手段（２２）と、
入力された呼吸流れ信号（３６）を受け取って該流れ信号（３６）から吸気と呼気との間の移行を検知し患者の吸気と呼気とを識別するコントローラ（２３）であって、患者の呼吸に実質的に同期させて所定の吸気圧と所定の呼気圧とを上記加圧手段（２２）に周期的に出力させる制御信号を出力するコントローラ（２３）と、を備え、
上記コントローラ（２３）は、さらに、吸気への最後の移行から始まる第１の持続期間を計測し、
吸気タイムアウト持続期間は、使用者により、制御入力手段（３８）により設定され、
信号処理手段が患者による呼気への移行を検知する前に、上記第１の持続期間が上記吸気タイムアウト持続期間よりも大きい場合には、上記コントローラ（２３）は、ＥＰＡＰ信号を出力して、上記所定の呼気圧を流れ発生器に供給させ、
上記コントローラ（２３）は、流れ信号の時間変化率の所定の吸気閾値に基づき、吸気に対する呼気の移行を識別すると共に、流れ信号の時間変化率の所定の呼気閾値に基づき、呼気に対する吸気の移行を識別することを特徴とする、流れ発生器。
【請求項２４】
上記コントローラ（２３）は、患者による呼吸への移行と呼気への移行との両方の夫々の検知を行うことを特徴とする、請求項２２記載の呼吸装置。
【請求項２５】
上記コントローラ（２３）は、患者による呼吸への移行と呼気への移行との両方の夫々の検知を行うことを特徴とする、請求項２３記載の流れ発生器。
【請求項２６】
上記コントローラ（２３）は、最大ＩＰＡＰ持続期間の自動調整を行うことを特徴とする、請求項２２又は２４記載の呼吸装置。
【請求項２７】
上記コントローラ（２３）は、最大ＩＰＡＰ持続期間の自動調整を行うことを特徴とする、請求項２３又は２５記載の流れ発生器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
説明される実施例はＣＰＡＰ装置および処置に関するが、本発明は、補助呼吸装置に対して同様に適用できるものと理解されるべきである。図１を参照すると、ＣＰＡＰ装置は、この例では患者１６の着用するノーズマスク１４に、柔軟な供給管またはダクト１２で連結される流れ発生器１０を備えている。流れ発生器１０は大体、モータ電源２０によって電力供給される電動モータ１８を備えている。次に、電動モータ１８は、空気または呼吸可能な気体のいずれかを大気圧以上に昇圧された圧力で供給管１２へ吐出するタービン２２と機械式カップリングで連結されている。タービン２２からの吐出圧は、電動モータ１８の回転速度によって調整され、したがってその速度は、目的のＣＰＡＰ処置圧に関する制御変数である。モータ１８の速度は、モータ電源２０に設けられた制御ライン２４上の制御信号によってモータ速度に変化をもたらすモータコントローラ２３によって制御される。このようにモータ速度は、モータ電源２０を変化させることによって制御される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
好ましい一形態においては、タービン２２を駆動するモータ１８は、パプスト（PAPSTＴＭ）ＥＣＡ２７−１１ブラシレス直流モータとすることができる。直流モータなので、その速度は電機子電圧に直接比例する。特に、説明されるモータは、一体のホール効果センサを有しており、速度調整（延いては吐出圧）に必要なモータの角回転速度の測定を可能にしており、その信号はモータ１８から制御ライン３０上のモータコントローラ２３へ出力される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
上で簡単に述べたように、バイレベルのＣＰＡＰ処置が、患者の吸気と同じ位相の高い吸気圧として、且つ呼気と同じ位相の低い呼気圧として、患者の気道の入口へ供給される空気または呼吸可能な気体の圧力を制御する。ＩＰＡＰとＥＰＡＰの処置圧における一般的な差は６〜１２ｃｍ水柱である。バイレベルのＣＰＡＰ処置を実施するためには、ＩＰＡＰ及びＥＰＡＰの処置圧が呼吸におけるそれぞれの位相に同期できるように、患者の吸気と呼気の間の移行を検知することが必要である。そのような移行は、流れ変換器３４によって検知され、そこにおいてゼロ値通過（zero crossing）または閾値は、移行事象へのトリガーとして識別される。この点に関しては、本件出願人から市場に提供されて「ＶＰＡＰ」の商標で販売されているバイレベルのＣＰＡＰ装置が参照されてしかるべきである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005007187.tif 000021
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005007187.tif 000022
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2005007187.tif 000023